CN215680783U - 一种光伏储能电池冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏储能电池冷却系统。通过实时获取电池集装箱上布置的光伏发电功率和液冷模块所需的用电功率，并根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关、第二开关和第三开关的断开或闭合，使其液冷模块正常工作，由于液冷模块是一种采用液冷方式对集装箱内电池模组进行加热或冷却，因此，本申请相较于现有的空气冷却，利用比热和热导率更大的液体作为传热和导热介质，液体经过电池模组时，能够带走电池工作过程中的热能或者能够为电池带去更多的热能，进而避免电池模组中电池温差较大导致温度较高电池电芯的寿命减少问题出现，进而还能减少避免电池热失控出现安全事故的可能性。

Description

一种光伏储能电池冷却系统

技术领域

本实用新型涉及储能领域，具体为一种光伏储能电池冷却系统。

背景技术

得益于锂电行业的迅速发展，锂电池成为目前储能的最主要增长形式。

但是，由于现有的锂电储能一般采用集装箱的布置方式，而电池储能系统中普遍采用空调冷却，使得空调系统能耗占集装箱系统总能耗比例过大，且由于冷却风量的分配不均和空气比热较小的原因，以致于实际运行的电池储能站中电芯的温差普遍较大，最终导致温度较高电芯的循环寿命降低，并增加了热失控的风险。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种光伏储能电池冷却系统，以解决现有电池储能系统中普遍采用空调冷却所带来的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本申请公开了一种光伏储能电池冷却系统，包括：外部铺设光伏板的电池集装箱、控制器、第一开关、第二开关、第三开关、蓄电池和液冷模块；

所述电池集装箱的输出端分别与所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端相连；

所述第一开关的第二端与所述液冷模块的输入端相连；

所述第二开关的第二端与所述蓄电池的输入端相连；

所述蓄电池的输出端通过所述第三开关与所述液冷模块的输入端相连，所述液冷模块用于对电池模组中每个电池进行冷却或加热；

所述控制器用于实时获取所述液冷模块所需的用电功率和所述电池集装箱的光伏发电功率，并根据所述用电功率和所述光伏发电功率控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的开关。

优选的，所述光伏发电功率小于所述用电功率时，且所述电池集装箱光伏发电功率大于0时，所述控制器控制所述第一开关和所述第三开关闭合，所述第二开关断开。

优选的，所述光伏发电功率等于所述用电功率时，所述控制器控制所述第一开关闭合，所述第三开关和所述第二开关断开。

优选的，所述光伏发电功率大于所述用电功率时，所述控制器控制所述第一开关和所述第二开关闭合，所述第三开关断开。

优选的，所述电池集装箱光伏发电功率为0时，所述控制器控制所述第一开关和所述第二开关断开，以及控制所述第三开关闭合。

优选的，所述液冷模块，包括：液冷储罐、液冷单元和液冷管道；

所述液冷管道的输入端与所述液冷储罐的输出端相连，输出端与所述液冷储罐的输入端相连，所述液冷管道贯穿设置于电池模组内；

所述液冷单元设置于所述液冷储罐中，所述液冷单元用于对所述液冷储罐中的液体加热或冷却。

本申请公开了一种光伏储能电池冷却系统，通过电池集装箱的输出端分别与所述第一开关的第一端和所述第二开关的第一端相连；以及所述第一开关的第二端与所述液冷模块的输入端相连；并将所述第二开关的第二端与所述蓄电池的输入端相连；所述蓄电池的输出端通过所述第三开关与所述液冷模块的输入端相连，由于液冷模块能够对电池模组进行冷却或加热，因此，可通过所述控制器实时获取所述液冷模块所需的用电功率和所述电池集装箱的光伏发电功率，控制器并根据所述用电功率和所述光伏发电功率控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的断开或闭合，进而控制电池集装箱发出的电输送至液冷模块和/或输送至蓄电池，以及控制蓄电池为液冷模块输送电能，由于本申请采用液冷模块对集装箱内电池模组进行加热或冷却，因此，本申请相较于现有的空气冷却相比，主要是利用比热和热导率更大的液体作为传热和导热介质，故而液体经过电池模组时，能够带走电池工作过程中的热能或者能够为电池带去更多的热能，进而避免电池模组中电池温差较大导致温度较高电池电芯的寿命减少问题出现，减少电池热失控出现安全事故的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种光伏储能电池冷却系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种光伏储能电池冷却系统运行方法的流程图示意图；

图3为本实用新型实施例提供的根据发电功率和用电功率控制第一开关、第二开关和第三开关进行开关的流程图示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型实施例提供一种光伏储能电池冷却系统，参见图1，图1为光伏储能电池冷却系统的结构示意图，光伏储能电池冷却系统包括：外部铺设光伏板的电池集装箱1、控制器、第一开关3、第二开关4、第三开关5、蓄电池6和液冷模块；

电池集装箱1的输出端分别与第一开关3的第一端和第二开关4的第一端相连；

第一开关3的第二端与液冷模块的输入端相连；

第二开关4的第二端与蓄电池6的输入端相连；

蓄电池6的输出端通过第三开关5与液冷模块的输入端相连，液冷模块用于对电池模组中每个电池进行冷却或加热；

控制器用于实时获取液冷模块所需的用电功率和电池集装箱1的光伏发电功率，并根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关3、第二开关4和第三开关5的开关。

需要说明的是，液冷模块是一种采用液冷方式对集装箱内电池模组进行加热或冷却，通过电池集装箱1的输出端分别与第一开关3的第一端和第二开关4的第一端相连；以及第一开关3的第二端与液冷模块的输入端相连；并将第二开关4的第二端与蓄电池6的输入端相连；蓄电池6的输出端通过第三开关5与液冷模块的输入端相连，由于液冷模块能够对电池模组进行冷却或加热，因此，可通过控制器实时获取液冷模块所需的用电功率和电池集装箱1的光伏发电功率，控制器并根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关3、第二开关4和第三开关5的断开或闭合，进而控制电池集装箱1发出的电输送至液冷模块和/或输送至蓄电池6，以及控制蓄电池6为液冷模块输送电能，由于本申请采用液冷模块对集装箱内电池模组进行加热或冷却，因此，本申请相较于现有的空气冷却相比，主要是利用比热和热导率更大的液体作为传热和导热介质，故而液体经过电池模组时，能够带走电池工作过程中的热能或者能够为电池带去更多的热能，进而避免电池模组中电池温差较大导致温度较高电池电芯的寿命减少问题出现，减少电池热失控出现安全事故的可能性。

具体的，光伏发电功率小于用电功率时，且电池集装箱1的光伏发电功率大于0时，控制器控制第一开关3和第三开关5闭合，第二开关4断开。

需要说明的是，在控制器实时获取的液冷模块所需的用电功率大于电池集装箱1的光伏发电功率时，且电池集装箱1的光伏发电功率大于0时，说明此时电池集装箱1能够发电，但是此时电池集装箱1的光伏发电功率无法满足液冷模块所需的用电功率，因此，需要让蓄电池6为液冷模块提供电能，以保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。由于电池集装箱1 的光伏发电功率无法满足液冷模块所需的用电功率，因此，需要将电池集装箱1所发的电能全部输送至液冷模块，故而需要将第二开关4断开。

具体的，光伏发电功率等于用电功率时，控制器控制第一开关3闭合，第三开关5和第二开关4断开。

需要说明的是，在控制器实时获取的液冷模块所需的用电功率等于电池集装箱1的光伏发电功率时，此时说明电池集装箱1所发的电能能够满足液冷模块所需用电，因此，不需要蓄电池6为液冷模块提供电能，故而需要控制第三开关5断开，第一开关3闭合，由于液冷模块所需的用电功率等于电池集装箱1的光伏发电功率，电池集装箱1所发的电能没有多余能够进行存储，因此，需要将第二开关4断开，以保证的电池集装箱1所发的电能全部用于液冷模块，进而保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。

具体的，光伏发电功率大于用电功率时，控制器控制第一开关3和第二开关4闭合，第三开关5断开。

需要说明的是，在控制器实时获取的液冷模块所需的用电功率小于电池集装箱1的光伏发电功率时，此时说明电池集装箱1所发的电能能够满足液冷模块所需用电，且还有剩余，因此，不需要蓄电池6为液冷模块提供电能，故而将第三开关5断开，将第一开关3闭合，为了防止电池集装箱1所发的电能浪费，通过闭合第二开关4，使电池集装箱1所发的多余电能输送至蓄电池6进行存储，以备电池集装箱1所发的电能不够满足液冷模块所需用电时使用，进而保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。

具体的，电池集装箱1的光伏发电功率为0时，控制器控制第一开关3 和第二开关4断开，以及控制第三开关5闭合。

需要说明的是，在控制器实时获取到电池集装箱1的光伏发电功率为0 时，则说明此时电池集装箱1不能为液冷模块提供电能，因此，需要蓄电池6 为液冷模块提供电能，故而将第一开关3和第二开关4断开，将第五开关闭合，以保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。

进一步，液冷模块，包括：液冷储罐7、液冷单元8和液冷管道9；

液冷管道9的输入端与液冷储罐7的输出端相连，输出端与液冷储罐7 的输入端相连，液冷管道9贯穿设置于电池模组内；

液冷单元8设置于液冷储罐7中，液冷单元8用于对液冷储罐7中的液体加热或冷却。

需要说明的是，通过液冷管道9的输入端与液冷储罐7的输出端相连，输出端与液冷储罐7的输入端相连，以及将液冷单元8设置于液冷储罐7中，使其液冷单元对液冷储罐7中的液体加热或冷却，加热或者冷却后的冷媒会进入到液冷管道9，由于液冷管道9贯穿设置于电池模组内，因此，冷媒经过液冷管道9后，冷媒能够对电池模组内的电池进行冷却或加热，进而避免电池模组内电池温差较大导致温度较高电池电芯的寿命减少问题出现，减少电池热失控出现安全事故的可能性。

与上述光伏储能电池液冷系统相对应，本申请实施例公开了一种光伏储能电池冷却系统运行方法，参考图2，光伏储能电池冷却系统运行方法至少包括以下步骤：

步骤S1：实时获取电池集装箱的光伏发电功率和液冷模块所需的用电功率；

步骤S2：根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关、第二开关和第三开关的开关，使其液冷模块正常工作。

需要说明的是，通过实时获取电池集装箱的光伏发电功率和液冷模块所需的用电功率，并根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关、第二开关和第三开关的开关，使其液冷模块正常工作，由于液冷模块是一种采用液冷方式对集装箱内电池模组进行加热或冷却，因此，通过实时获取液冷模块所需的用电功率和电池集装箱的光伏发电功率，并根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关、第二开关和第三开关的断开或闭合，进而控制电池集装箱发出的电输送至液冷模块和/或输送至蓄电池，以及控制蓄电池为液冷模块输送电能。由于本申请采用液冷模块对集装箱内电池模组进行加热或冷却，因此，本申请相较于现有的空气冷却相比，主要是利用比热和热导率更大的液体作为传热和导热介质，故而液体经过电池模组时，能够带走电池工作过程中的热能或者能够为电池带去更多的热能，进而避免电池模组中电池温差较大导致温度较高电池电芯的寿命减少问题出现，减少电池热失控出现安全事故的可能性。

进一步，参考图3，在执行步骤S2过程中，根据用电功率和光伏发电功率控制第一开关、第二开关和第三开关的开关的具体执行过程，包括以下步骤：

步骤S21：判断光伏发电功率是否为0，若光伏发电功率为0，执行步骤 S22；若光伏发电功率不为0，则执行步骤S23。

步骤S22：控制第一开关和第二开关断开，以及控制第三开关闭合。

需要说明的是，通过判断光伏发电功率是否为0可以判断出电池集装箱是否在发电，若光伏发电功率是否为0，则说明电池集装箱不能为为液冷模块和蓄电池输送电能，因此，当判断光伏发电功率是否为0时，需要将第一开关和第二开关断开，并控制第三开关闭合，以保证蓄电池能够为液冷模块提供所需电能，进而保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。

步骤S23：比对光伏发电功率与用电功率大小，若光伏发电功率小于用电功率，执行步骤S24；若光伏发电功率等于用电功率，则执行不是S25；若光伏发电功率大于用电功率，则执行步骤S26。

步骤S24：控制第一开关和第三开关闭合，第二开关断开。

步骤S25：控制第一开关闭合，控制第三开关和第二开关断开。

步骤S26：控制第一开关和第二开关闭合，控制第三开关断开。

需要说明的是，若光伏发电功率小于用电功率，则说明此时电池集装箱的光伏发电功率无法满足液冷模块所需的用电功率，因此，需要让蓄电池为液冷模块提供电能，以保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。由于电池集装箱的光伏发电功率无法满足液冷模块所需的用电功率，因此，需要将电池集装箱所发的电能全部输送至液冷模块，故而需要将第二开关断开。

而在光伏发电功率等于用电功率时，则说明电池集装箱所发的电能能够满足液冷模块所需用电，因此，不需要蓄电池为液冷模块提供电能，故而需要控制第三开关断开，第一开关闭合，由于液冷模块所需的用电功率等于电池集装箱的光伏发电功率，电池集装箱所发的电能没有多余能够进行存储，因此，需要将第二开关断开，以保证的电池集装箱所发的电能全部用于液冷模块，进而保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。

而在光伏发电功率大于用电功率时，则说明此时电池集装箱所发的电能能够满足液冷模块所需用电，且还有剩余，因此，不需要蓄电池为液冷模块提供电能，故而将第三开关断开，将第一开关闭合；为了防止电池集装箱所发的电能浪费，通过闭合第二开关，使电池集装箱所发的多余电能输送至蓄电池进行存储，以备电池集装箱不能发电或所发的电能不够满足液冷模块所需用电时使用，进而保证液冷模块能够正常工作，避免电池模组中电芯损坏。

为了便于理解上述方案，结合图1至图3，下面对本方案作进一步介绍。

一种光伏储能电池液冷系统由向阳面铺设光伏板的电池集装箱1、控制器、开关3、开关4、开关5、蓄电池6、液冷储罐7、储罐内液冷模块8、液冷管道9、电池模组10组成。

向阳面铺设光伏板的电池集装箱1与控制器连接，控制器与开关3、开关 4、开关5进行通讯连接，控制开关3、开关4、开关5闭合。

控制器通过开关4与蓄电池6连接。控制器通过开关3与液冷储罐8中的液冷模块7进行连接。蓄电池6通过开关5与液冷储罐8中的液冷模块7 进行连接。液冷储罐8通过液冷管道9与每个电池模组10进行连接。

电池集装箱1发电量配置应大于等于液冷模块运行所需的电量，计算发电量配置时应考虑电池自身的能量损耗(以热能的形式)。蓄电池6的电量配置应至少大于无太阳光时液冷系统运行所需电量。

控制器根据冷却液的温度，计算液冷罐8中液冷模块7所需功率，并根据此时电池集装箱1的光伏发电功率，对各开关的闭合状态进行控制，从而保证液冷模块的正常运行，同时对电池集装箱1发电产生的多余电量进行存储，用于光伏发电功率较低(或夜晚无光照)时为液冷模块正常运行提供电量。

下面根据不同工况下的工作模式进行详细阐述：

1、白天有光照时，控制器会根据液冷却液的温度，计算液冷罐8中液冷模块7所需功率。白天光照较好时，控制器控制开关3闭合，电池集装箱1 发电用于液冷模块运行，光伏发电功率大于液冷模块运行所需功率时，控制器3控制开关4闭合，将多余的发电量充至蓄电池6中。

白天光照不好时，电池集装箱1光伏发电功率小于液冷模块7运行所需加热或冷却功率时，控制器控制开关5闭合，蓄电池6将不足的电量放出，用于补充液冷模块7用电。

2、晚上无光照时，电池集装箱1无光伏发电功率时，控制器控制开关5 闭合，开关3、开关4断开，蓄电池6对外放电，用于补充液冷模块7运行所需加热或冷却用电。

冬季气温较低时，液冷模块需要对冷却液进行加热；夏季气温较高时，液冷模块需要对冷却液进行冷却降温。以上采用本申请的光伏储能电池液冷系统可实现了24小时辅助设备供电，实现电池储能系统的整体效率提升。

本申请具有以下有益效果：

由于本申请的集装箱内的电池热管理方式采用的是液冷方式，与空气冷却相比，基于液冷策略的锂离子电池组热管理方式主要利用比热和热导率更大的液体作为传热和导热介质，带走电池工作过程中的热量，以达到高效控温的目的。同时，由于集装箱向阳面铺有光伏板，为集装箱的辅助用电，尤其是液冷罐的运行提供能量，实现辅助用电的自供给。白天有光照时，协调控制器会根据液冷却液的温度，计算液冷罐中液冷模块所需功率，并根据此时光伏发电功率，对各开关的闭合状态进行控制。当光伏发电功率大于集装箱液冷系统运行所需功率时，协调控制器控制相应蓄电池，将多余电量充入蓄电池中。当光伏所发直流电功率小于集装箱液冷系统运行所需功率时，协调控制器控制相应蓄电池，将相应所需功率对外放出；光伏发电功率较低(或夜晚无光照)时，协调控制器控制相应蓄电池，将相应所需功率对外放出，保证液冷系统的正常运行，实现电池储能集装箱的整体效率提升。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种光伏储能电池冷却系统，其特征在于，包括：外部铺设光伏板的电池集装箱(1)、控制器、第一开关(3)、第二开关(4)、第三开关(5)、蓄电池(6)和液冷模块；

所述电池集装箱(1)的输出端分别与所述第一开关(3)的第一端和所述第二开关(4)的第一端相连；

所述第一开关(3)的第二端与所述液冷模块的输入端相连；

所述第二开关(4)的第二端与所述蓄电池(6)的输入端相连；

所述蓄电池(6)的输出端通过所述第三开关(5)与所述液冷模块的输入端相连，所述液冷模块用于对电池模组中每个电池进行冷却或加热；

所述控制器用于实时获取所述液冷模块所需的用电功率和所述电池集装箱(1)的光伏发电功率，并根据所述用电功率和所述光伏发电功率控制所述第一开关(3)、所述第二开关(4)和所述第三开关(5)的断开或闭合。

2.根据权利要求1所述的光伏储能电池冷却系统，其特征在于，所述光伏发电功率小于所述用电功率时，且所述电池集装箱(1)的光伏发电功率大于0时，所述控制器控制所述第一开关(3)和所述第三开关(5)闭合，所述第二开关(4)断开。

3.根据权利要求1所述的光伏储能电池冷却系统，其特征在于，所述光伏发电功率等于所述用电功率时，所述控制器控制所述第一开关(3)闭合，所述第三开关(5)和所述第二开关(4)断开。

4.根据权利要求1所述的光伏储能电池冷却系统，其特征在于，所述光伏发电功率大于所述用电功率时，所述控制器控制所述第一开关(3)和所述第二开关(4)闭合，所述第三开关(5)断开。

5.根据权利要求1所述的光伏储能电池冷却系统，其特征在于，所述电池集装箱(1)光伏发电功率为0时，所述控制器控制所述第一开关(3)和所述第二开关(4)断开，以及控制所述第三开关(5)闭合。

6.根据权利要求1所述的光伏储能电池冷却系统，其特征在于，所述液冷模块，包括：液冷储罐(7)、液冷单元(8)和液冷管道(9)；

所述液冷管道(9)的输入端与所述液冷储罐(7)的输出端相连，输出端与所述液冷储罐(7)的输入端相连，所述液冷管道(9)贯穿设置于电池模组内；

所述液冷单元(8)设置于所述液冷储罐(7)中，所述液冷单元(8)用于对所述液冷储罐(7)中的液体加热或冷却。

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